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三分鐘迅速帶你了解3D打印原理

深圳創新設計研究院 ? 來源:鎂途 ? 作者:鎂途 ? 2021-05-24 10:14 ? 次閱讀

3D打印是制造業領域的一項新興技術,被稱為“具有工業革命意義的制造技術”。近年來,隨著工業技術的進步,3D打印技術得到迅速發展并得到媒體的廣泛關注,各類3D打印技術被紛紛報道。

下面,給大家分享的是3D打印原理高分子篇和金屬篇,主要介紹SLA、CLIP、3DP、PolyJet、FDM五大高分子技術,以及NPJ、SLM、SLS、LMD和EBM五大金屬3D打印原理。

1、SLA(StereoLithography)

SLA即光固化成型技術,指利用紫外光照射液態光敏樹脂發生聚合反應,來逐層固化并生成三維實體的成型方式,SLA制備的工件尺度精度高,是商業化的最早3D打印技術。

以下是SLA工藝工程:

紫外激光源

光固化反應

逐層掃描成型

2、CLIP(ContinuousLiquid Interface Production technology)

CLIP即連續液體界面提取技術,是在Carbon 3D公司在SLA技術的基礎上開發的具有革命性的3D打印技術,將3D打印的速度提高了100倍!

CLIP從底部投影,使光敏樹脂固化,不需要固化的部分通過控制氧氣,形成死區,抑制光固化反應而保持穩定的液態區域,這樣就保證了固化的連續性。

光固化反應

氧氣抑制光固化過程

光固化死區演示

CLIP成型過程

3、3DP(Three-DimensionalPrinting)

3DP即三維打印快速成型技術,其與傳統二維噴墨打印接近,從噴頭噴出粘結劑(彩色粘結劑可以打印出彩色制件),將平臺上的粉末粘結成型,通常用采用石膏粉作為成型材料。3DP技術目前主要應用有兩個:全彩3D打印及砂模鑄造。

以下是Exone公司用3DP技術進行砂模鑄造的過程:

粘結劑噴射

加熱固化

打印成型

鑄造成型

4、PolyJet

PolyJet即聚合物噴射技術,其成型原理類似3DP技術,但噴射的不是粘合劑而是光固化樹脂,噴射完成后通過紫外光照射固化成型。

PolyJet成型原理

PolyJet采用陣列式噴頭,甚至可以同時噴射不同材料,實現多種材料、多色材料同時打印。

陣列噴頭工作過程

PolyJet打印過程

5、FDM(FusedDeposition Modeling)

FDM即熔融層積技術,利用高溫將材料熔化,通過打印頭擠出成細絲,在構件平臺堆積成型。FDM是最簡單也是最常見的3D打印技術,通常應用于桌面級3D打印設備。

以下是FDM技術的工作原理

模型處理

耗材擠出成型

逐層打印過程

去除支撐

表面處理

金屬3D打印技術可以直接用于金屬零件的快速成型制造,具有廣闊的工業應用前景,是國內外重點發展的3D打印技術,下面跟大家分享NPJ、SLM、SLS、LMD和EBM五大金屬3D打印原理。

6.NPJ(Nano Particle Jetting)

NPJ技術是以色列公司Xjet最新開發出的金屬3D打印成型技術,與普通的激光3D打印成型相比,其使用的是納米液態金屬,以噴墨的方式沉積成型,打印速度比普通激光打印快5倍,且具有優異的精度和表面粗糙度。

以下是Xjet設備工作過程:

金屬顆粒細化

金屬顆粒分布在液滴中

液滴噴射成型過程

液相排出過程

燒結后的制件

7.SLM(Selective Laser Melting)

SLM即選區激光熔化成型技術,是目前金屬3D打印成型中最普遍的技術,采用精細聚焦光斑快速熔化預置金屬粉末,直接獲得任意形狀以及具有完全冶金結合的零件,得到的制作致密度可達99%以上。

激光振鏡系統是SLM的關鍵技術之一,以下是SLM Solution公司的振鏡系統工作圖:

激光發射

激光傳輸

掃描振鏡

激光掃描熔化

金屬粉末熔化過程

金屬3D打印過程中,由于制件通常較復雜,需要打印支撐材料,制件完成后需要去除支撐,并對制件的表面進行處理。

取出制件

去除支撐

后處理

8.SLS(Selective Laser Sintering)

SLS即選區激光燒結成型技術,與SLM技術類似,區別是激光功率不同,通常用于高分子聚合物的3D打印成型。

以下是SLS制備塑料制件的過程:

模型分層切片

激光燒結過程

制件的取出

后處理

SLS也可用于制造金屬或陶瓷零件,但所得到的制件致密度低,且需要經過后期致密化處理才能使用。

SLS制造金屬零件

9.LMD(Laser Metal Deposition)

LMD即激光熔覆成型技術,該技術名稱繁多,不同的研究機構獨立研究并獨立命名,常用的名稱包括:LENS, DMD, DLF, LRF等,與SLM最大不同在于,其粉末通過噴嘴聚集到工作臺面,與激光匯于一點,粉末熔化冷卻后獲得堆積的熔覆實體。

以下是LENS技術的工作過程:

同軸送粉

構建過程

10.EBM(Electron Beam Melting)

EBM即電子束熔化技術,其工藝過程與SLM非常相似,區別在于,EBM所使用的能量源為電子束。EBM的電子束輸出能量通常比SLM的激光輸出功率大一個數量級,掃描速度也遠高于SLM,因此EBM在構建過程中,需要對造型臺整體進行預熱,防止成型過程中溫度過大而帶來較大的殘余應力。

以下是EBM工作過程:

整體預熱

成型過程

熔化過程中粉末的變化

編輯 :jq

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原文標題:科技前沿 | 帶你了解3D打印原理

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